Интенсификация работы трубчатых мембранных фильтров на основе искусственной турбулизации потока

• Автор: Глазев, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 101 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Аналитические исследования
1.1 Мембранные методы разделения
1.1.1 История мембранного разделения
1.1.2 Классификация мембранных процессов
1.1.3 Применение мембранных технологий
1.1.3.1 Мембранные технологии в процессе получения наноалмазов
1.1.3.2 Мембранные технологии в процессе получения
окисленных декстранов
1.1.4 Мембраны и их виды
1.1.5 Мембранные аппараты
1.2 Особенности работы трубчатых мембранных фильтров
1.2.1 Основные закономерности фильтрации
1.2.2 Структура потока в трубчатых фильтрах
1.2.3 Концентрационная поляризация
1.3 Загрязнение мембран и методы очистки
1.3.1 Методы очистки мембран от загрязнений
1.3.2 Фильтрация в тангенциальном потоке
1.3.3 Устройства гидродинамической очистки мембран
1.4 Цели, задачи и объект исследования
2 Моделирование процесса фильтрации в трубчатом
мембранном фильтре с турбулизируюгцей вставкой
2.1 Основные допущения
2.2 Анализ основных закономерностей процесса
3 Экспериментальные исследования процесса фильтрации наносистем на трубчатом мембранном фильтре

3.1 Описание экспериментальных установок
3.1.1 Лабораторная установка для определения свойств осадка
3.1.2 Установка мембранная трубчатая
3.2 Сырье и материалы
3.3 Методика проведения экспериментов
3.3.1 Определение свойств осадка
3.3.2 Методика проведения экспериментов на лабораторном трубчатом ультрафильтре с турбулизатором
З.З.ЗОпределение гидравлического сопротивления турбулизатора
3.4 Обсуждение результатов экспериментальных исследований
3.4.1 Удельное сопротивление и плотность осадка
3.4.2 Определение скорости фильтрации на лабораторном трубчатом ультрафильтре
3.4.3 Гидравлическое сопротивление турбулизатора
3.4.4 Проверка соответствия разработанного математического описания экспериментальным данным
4 Методика расчета аппаратов для процессов ультрафильтрации на трубчатых фильтрах
4.1 Выбор схемы проведения процесса ультрафильтрации
4.2 Определение расчетных параметров
4.3 Разработка опытно-промышленной установки ультрафильтрации
4.4 Испытания опытно-промышленной установки
Заключение
Список использованных источников
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
В последнее время мембранные методы разделения стали достаточно распространены. Это связано, в первую очередь, с созданием новых технологий и материалов.
Мембранные методы широко используются в химической, пищевой, микробиологической и медицинской отраслях промышленности при концентрировании и очистке различных нано- и ультрадисперсных систем (УДС).
Наиболее эффективным и экономически выгодным мембранным методом разделения является тангенциальная фильтрация. Это связано с тем, что наряду с так называемыми «классическими» методами разделения, к которым относят центрифугирование, фильтрацию, отстаивание, тангенциальная фильтрация в проточных мембранных элементах обладает существенными преимуществами, а именно: отсутствием застойных зон, высокой селективностью по отношению к извлекаемому компоненту, возможностью промывки фильтра без разборки аппарата, а также низкой энергоемкостью, компактностью и простотой аппаратурного оформления.
Широкое применение для процессов мембранного разделения суспензий ультрадисперсных материалов нашли трубчатые фильтры, обладающие рядом важных технологических преимуществ по сравнению с другими типами фильтров. Однако, их производительность не всегда удовлетворительна. Одним из путей ее повышения является искусственная турбулизация потока с помощью встраиваемых устройств. Реализация этого подхода требует разработки методов расчета и проектирования трубчатых мембранных аппаратов с турбулизирующими устройствами, а так же поиска оптимальных конструктивных решений и определения условий проведения

В работе [91] представлена конструкция турбулизирующего устройства с регулируемым зазором между диском турбулизатора и поверхностью фильтра (рисунок 1.7).
Усиление сегмента
1 - фильтровальная ткань; 2 - дренажный каркас Рисунок 1.7 - Конструкция турбулизатора с регулировочным
механизмом
Турбулизатор имеет регулировочный механизм, с помощью которого можно регулировать зазор между диском и поверхностью фильтра. Это дает возможность изменять скоростной режим внутри фильтра.
В работе [92] турбулизатор представлен в виде цилиндрического сердечника с продольными каналами, при этом каналы выполнены в виде
1 - фильтр; 2 - винтовой турбулизатор
Рисунок 1.8- Конструкция турбулизатора в виде сердечника